链接脚本基础语法

前言

ELF文件布局

链接脚本语法

段定义标准格式

[地址计数器 .](#地址计数器 .)

地址计数器的动态特性

[赋值 vs 引用](#赋值 vs 引用)

符号定义

通配符规则

COMMON块

[COMMON 块的产生与处理](#COMMON 块的产生与处理)

示例脚本

前言

由于嵌入式系统内存资源珍贵，链接脚本可指定代码段（.text ）、只读数据段（.rodata) 、数据段（.data ）、未初始化数据段（.bss ）等在内存中的存储位置以实现内存布局管控；

链接脚本将多个目标文件（.o ）中相同类型的段（如 .text 代码段、.data 已初始化数据段、.bss 未初始化数据段）合并，构建统一可执行文件；

链接脚本可以控制程序入口地址，定义初始化数据在启动时从 Flash 到 RAM 的搬移规则

ELF文件布局

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代码段（.text）: 存储可执行的机器指令

数据段（.data）: 存储已初始化的全局变量和静态变量

只读数据段（.rodata）: 存储不可修改的数据,比如字符串常量 const修饰的全局变量 常量

BSS 段（.bss）: 记录未初始化的全局变量和静态变量，不占用文件空间

链接脚本语法

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SECTIONS {
    // 定义各个输出段及其内存布局
}

**SECTIONS**是链接脚本的关键字，表示开始定义各个段的内存布局；

大括号 {} 内包含所有段的配置信息；

段定义标准格式

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段名 [地址] : { 段内容 }

段名：比如 .text 、.data、.rodata、.bss等，标识段的类型；

$地址$ ：可选参数，指定具体段的起始地址（如 0x80000000）；

冒号（:）：必须存在，用于分隔 "段名 + 地址" 和 "段内容"，是语法结构的核心标识；

段内容 ：用大括号**{}** 包裹，定义哪些输入段需要合并到当前段中（如 *(.text*)）；

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/* 示例脚本 */
SECTIONS {
    .text 0x08000000 : { 
        *(.text*)
    }
}

以点开头的段名被定义为系统保留段，以点开头的段名由编译器和链接器 "预留"，链接器会默认将以点开头的段名视为标准段，并应用特定的处理逻辑，如果省略点，可能导致链接器无法正确识别段的类型，用户自定义的段通常不以点开头 （如my_section），从而避免与系统段名冲突；

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my_section : { *(.my_section*) }   // 用户自定义段名

地址计数器 .

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. = 0x08000000; /* 设置当前地址计数器为 0x08000000 */
.text : {
  *(.text*) /* 所有 .text 输入段从这里开始放置 */
}
/* 链接器自动增加 . 的值到 .text 段末尾 */

地址计数器 . 的本质为变量，其值表示下一个将要被分配的地址 （即下一个空闲地址），而非当前已使用的地址，地址计数器**.始终指向尚未分配** 的内存位置；地址计数器决定当前正在描述的输出段会被放置到哪个具体地址；

地址计数器的动态特性

地址计数器 **.**的值在链接脚本执行过程中会自动变化：

隐式增长： 当你将一个输入段（比如 .text, .data）放入输出段时，链接器会自动将 . 的值增加该输入段的大小，指向该段之后的下一个可用地址；

显式设置： 可以通过赋值语句 直接设置 . 的值（例如 . = 0x08000000;），强制将后续内容定位到特定地址；

赋值 vs 引用

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. = expression; /* 赋值操作，直接设置 . 的值 */

symbol = .; /* 定义符号 symbol 并将其值设置为当前 . 的值, 引用不会改变 . 本身 */

符号定义

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symbol = expression; 
symbol： 自定义的全局符号名称（通常以_或__开头避免冲突）；

expression： 基于地址计数器.、内存区域或其它符号的表达式；

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@ 链接脚本文件
.data 0x80004000 : {
    __data_start = .;  @ 记录数据段起始地址
    *(.data*)          @ 合并所有.data*段( 非语句,无分号)
    __data_end = .;    @ 记录数据段结束地址
}

链接脚本中定义的符号为强符号（Strong Symbol），不会被其他目标文件中的同名弱符号（Weak Symbol）覆盖；

链接脚本中定义的符号（__data_start 、__data_end）具有全局属性，可在C/C++代码中用extern声明或在汇编文件中直接使用；

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@ ARM汇编文件
ldr r0, =__data_start  @ 将链接脚本符号作为立即数加载

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汇编器处理机制

1. 符号引用: 汇编器遇到 __data_start 时，会将其视为未解析的符号;

2. 生成重定位信息: 在目标文件中记录该符号需要链接器解析;

3. 链接器解析: 链接阶段，链接器将 __start_start 替换为实际地址值;

链接脚本中定义的符号本身不携带类型信息，在 C/C++ 和汇编文件中，开发者可以通过选择适当的类型声明来安全地使用这些符号；

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extern uint8_t __data_start; 
extern void*   __data_start;

通配符规则

星号 *：匹配任意字符序列

作用：代替 "任意长度的任意字符"，用于匹配不确定的段名前缀、后缀或中间部分。

示例：

*(.text)：匹配所有输入文件 中名称以 .text 开头的段（如 .text、.text.init、.text.fini 等子段），常用于合并所有代码段。

*.o(.data)：匹配所有文件名以 .o 结尾的目标文件 中的 .data 段，精准筛选特定文件的段
注意：

"动" 则加分号 ：凡是改变地址（. = ...）或定义符号（__symbol = ...）的 "动作"，末尾必须加分号；

"静" 则无分号 ：单纯 "选择段"（*(.text*)）或 "引用内容" 的表达式，无需分号；

COMMON块

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.bss : {
    __bss_start = .;
    *(.bss*)     @ 合并目标文件中的 .bss 段（已分配空间的未初始化变量）
    *(COMMON)    @ 合并目标文件中的 COMMON 块（未分配空间的未初始化变量）
    __bss_end = .;
}

早期 C 语言编译器中，对于 未初始化的全局变量 ，编译器不会为其分配固定大小的内存空间，而是将其标记为一个 "未定义的符号" ，并记录其类型和期望的大小，此类符号在目标文件（.o文件）中会被组织成 COMMON 块；

COMMON 块的产生与处理

示例程序

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// file1.c
int global_var;  // 未初始化全局变量，生成 COMMON 块

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// file2.c
int global_var;  // 同名未初始化全局变量，另一个 COMMON 块

编译后的目标文件

file1.o 和 file2.o 中各有一个 COMMON 块，只记录 global_var 为 int 类型（4 字节）；

每个目标文件中的 COMMON块不占用实际空间，仅记录符号信息

链接时的处理

链接器遇到 *(COMMON) 时，将两个目标文件的 COMMON 块合并，为 global_var 分配 4 字节空间，放入 .bss 段；

最终 .bss 段中只有一个 global_var 变量，避免重复定义错误；
注意：

如果省略 *(COMMON)，可能导致未初始化变量无法被正确处理，所以链接脚本中必须写 *(COMMON);

为确保完整收集不同编译器生成的未初始化变量，避免因遗漏导致的链接错误或运行时内存错误，因此在链接脚本的 .bss 段中必须同时合并 .bss* 和 COMMON 块；

示例脚本

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SECTIONS {
    .text 0x80000000 : {
        *(.text*)
    }

    .rodata : {
        *(.rodata*)
    }

    .data 0x80004000 : {
        __data_start = .;
        *(.data*)
        __data_end = .;
    }

    .bss : {
        __bss_start = .;
        *(.bss*)
        *(COMMON)
        __bss_end = .;
    }

    .stack 0x80200000 : {
        . = . + 0x40000;  @ 分配256KB栈空间
        __stack_top = .;  @ 栈顶地址
    }
}